方形鋰電池與圓柱形鋰電池成本分析

1、方形鋰電池與圓柱形鋰電池成本分析作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心來源新能源Leader 發(fā)布時間2016-12-21中國儲能網(wǎng)訊:12月17日，華北地區(qū)全面啟動了霧霾紅色預警， 北京、河北和天津等地紛紛開啟單雙號限行的模式，三地的政策有一共 同特點就是所有限行措施只針對傳統(tǒng)的燃油汽車，新能源汽車不受限制， 可以在任何時段上路行駛。國家為了推動新能源汽車的發(fā)展，不但為新 能源汽車提供了國家和地方兩級財政補貼，還免除新能源汽車的購置稅， 并且在北京、上海、天津等實行汽車號牌限制措施的地區(qū)，還實行新能 源汽車不限牌等措施，國家為支持新能源汽車的發(fā)展可謂是不遺余力， 但是新能源汽車行業(yè)終歸還是要進行市場化運作

2、的，短期的政策刺激并 不能保證新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，只有這個產(chǎn)業(yè)經(jīng)過引導后，進入 良性循環(huán)之中，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。枷箱 Industrynttvai |6|Mfhei Lead如 moortdmoe 頑va)itatiRsocrti IMrMME*匾OlwEYi州啊田EE加以T呻IJI現(xiàn)在新能源汽車面臨的問題，除了人們對新能源汽車不信任之外， 其實最大的問題還是價格的因素，以比亞迪的秦插電式混合動力汽車為 例，除去國家補貼，免去購置稅和購買號牌的費用后，落地價格仍然達 到16 - 17萬之間，而純電動汽車的價格更是高達20萬以上。在這個 價位上人們完全可以選擇安全配置更高，舒適性更好的燃

3、油車輛，因此 旦國家補貼退出，新能源汽車的價格進一步上漲，新能源汽車的發(fā)展 如何，仍然是一片迷茫。對于新能源汽車，對成本影響最大的就是鋰離子電池儲能系統(tǒng)，目 前汽車上采用較多的為圓柱形的電池，圓柱形電池的成本主要受尺寸和 電極厚度，以及材料的選擇和生產(chǎn)規(guī)模等因素的影響，但是目前通過提 升圓柱形電池的尺寸和增加電極厚度的方式來降低成本已經(jīng)收效甚微， 而方形電池在降低成本方面則還有很大的潛力可以挖掘。為了對鋰離子電池的生產(chǎn)成本進行深入的分析，人們開發(fā)出了眾多 的模型，其中最為著名的為美國阿貢國家試驗開發(fā)的BatPaC模型，該 模型采用了多種的電池組結構和電池的化學成分，能夠計算電池組每 kWh的成

4、本，生產(chǎn)規(guī)?？梢詮幕A到10萬組電池組/年進行設定，利 用該模型人們發(fā)現(xiàn)降低SEI膜的成膜周期和替代昂貴的溶劑，提高鋰離 子電池電極的厚度，提升鋰離子電池的容量都可以降低單位能量的成本。美國卡內(nèi)基梅隆大學的RebeccaE . Ciez與他的同事J F . Whitacre利用基于BatPaC的成本模型分析了圓柱形電池和方形電池的成本情況，發(fā)現(xiàn)在目前的技術水平下，柱形進一步降低成本的空間很小，而方形電池則有很大的潛力去降低鋰離子電池的成本。模型中RebeccaE . Ciez以18650電池作為基線，允許其在高度 和直徑方面增加10%,以便提高電池的容量。模型的建立主要分為兩 個過程，電池物理

5、模型的建立主要包含電池的容量、尺寸、正負極的長 度和活性物質的質量等參數(shù)，其次是建立成本的分析模型，Rebecca E . Ciez根據(jù)基于過程的成本分析模型（PBCM ）建立了方形和圓柱形 電池的成本模型。影響鋰離子電池成本的主要包含材料、設備輔助設備.維護人 力、能源,建筑等因素，利用上述模型分析可以發(fā)現(xiàn)同樣采用70微米 電極和2GWh產(chǎn)量時，LMO材料的電池的單只成本是最低的，但是要考察每KWh的成本時,LMO材料反而要比NCA和NCM材料成本更 高,LMO的成本約為440 $/ KWh而NCA和NCM的成本則為276 $/ KWh和243 $ / KWh左右。而電極的厚度和電池的尺寸對

6、電池的 成本影響最為明顯，提高電池的厚度可以顯著的降低電池的成本，增大 電池的尺寸，也能明顯的降低電池的成本。對比材料和過程在電池成本中所占的成本發(fā)現(xiàn)，材料成本是最高的,.成約占整個電池成本的40%左右，其次是設備成本和人力成本。在材料r- *微成本中，有將近一半的費用是電池的結構成本，例如外殼、端子和密封 件等，值得注意的是碳酸鋰的價格對鋰離子電池的成本影響微乎其, 即使碳酸鋰的價格從7.5 $ / kg提高到25 $ / kg，鋰離子電池的成本上漲幅度也不超過10%。利用上述成本模型對方形電池進行成本發(fā) 現(xiàn)，在相同的容量下方形電池的成本要低于圓柱形電池，這主要得益于 方形電池結構成本的降低。上述成本模型分析可以得知，鋰離子電池的材料對其成本具有重要 的影響，雖然提高產(chǎn)量有助